JP3472214B2

JP3472214B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3472214B2
Application number: JP32082499A
Authority: JP
Inventors: 裕二酒見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2003-12-02
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: JP2001142301A; US6418291B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機やプリンタ
等の画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子写真方式の画像形成装置にあ
っては、その中でも特に、有彩色の画像形成を行う画像
形成装置において、非磁性トナー及び磁性キャリアを含
有する現像剤を採用する二成分現像方式が広く利用され
ている。

【０００３】二成分現像方式は、現在提案されている他
の現像方式に比較して、画質の安定性、装置の耐久性等
の長所を備えている。一方、長期の耐久による現像剤の
劣化、特にキャリアの劣化が不可避であったため、画像
形成装置の長期使用に伴い現像剤交換という作業を行う
必要がある。

【０００４】この問題に対する解決策が従来いくつか提
案されている。

【０００５】例えば、特公平２−２１５９１によると、
キャリアとトナーを撹拌する撹拌手段と、該撹拌手段で
撹拌された現像剤を潜像担持体たる感光体へ供給する現
像剤担持体たる現像ロールとを備えた電子写真複写機用
現像装置において、上記撹拌手段の上方にキャリア補給
装置とトナー補給装置とを分離し又は一体化して設け、
現像装置ハウジングの側壁に現像剤溢出部を設けたた
め、新しい現像剤を上記補給装置により少しづつ補給す
るとともに上記現像剤溢出部より排出することができ、
上記現像装置ハウジング内の現像剤の特性を一定に維持
させることができ、その結果、複写物の画質も一定に保
持させることができる。又、上記現像装置ハウジング内
の古くなった現像剤は、上記現像剤溢出部より順次自動
的に排出されるため、現像装置を複写機より外し、同装
置のハウジング内の古い現像剤を取出し、新しい現像剤
を再充填した後、再び現像装置を取付けるといった面倒
な現像剤交換作業が不必要となり、しかも現像剤飛散が
防止されて衛生的である。

【０００６】つまり、劣化した現像剤（キャリア）を新
しいものと徐々に入れ替えていくことで、見かけ上のキ
ャリアの劣化進行が止まり、現像剤全体としては特性が
安定する。これによって、現像剤交換という作業を不要
にし、メンテナンス性を向上させているのである。

【０００７】又、この方式を回転式現像装置の構成と組
み合わせた構成が特開平９−２１８５７５で提案されて
おり、これによれば、この回転式現像装置には、現像剤
補給手段が設けられており、現像器に必要な現像剤を補
給する。又、現像器内の過剰な現像剤は、回転体の回転
による重力の作用方向の変化を利用して排出される。こ
のように、回転体特有の動きを利用することによって、
簡単な構造で過剰な現像剤を排出することができる。

【０００８】その他、回転式現像装置によらない方式も
各種提案されており、例えば図９に示すような現像装置
が特開平１０−６３０７４で提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年、フルカラ
ーの複写機、プリンタの市場が拡大し、さまざまな機能
が要求されている中で、例えば高い生産性を提供するた
めに感光ドラムを複数配置し多重転写を行うタンデム方
式の画像形成装置が多く製品化されており、今後も市場
の主流のひとつになっていくと思われる。

【００１０】しかし、タンデム方式の画像形成装置で
は、各色の現像装置が各感光ドラムに対して固定配置さ
れており、特開平９−２１８５７５で提案されたような
簡単な構造を利用することができなかった。このため、
タンデム方式の画像形成装置において、現像剤を徐々に
入れ替えていく方式を採用するには、特開平１０−６３
０７４に示したような複雑な構成をとらなければならな
かった。このことは単色の画像を形成する画像形成装置
においても同様である。

【００１１】つまり、従来の技術では、単色画像形成装
置や、高生産性を生み出すタンデム方式や、その他さま
ざまな特徴を生かすために回転式現像装置を採用しない
さまざまな構成のフルカラー画像形成装置においては、
現像剤を徐々に自動交換してメンテナンス性を上げよう
とすれば逆に構成の複雑化を生み、本体コストの上昇に
つながっていたのである。

【００１２】そこで、本発明は、タンデム方式を採用し
た画像形成装置において、現像剤容器内の現像剤を徐々
に自動交換することによってメンテナンス性を向上させ
ると共に、簡易な構成を採ることによって低価格でメン
テナンス性の向上を図ることができる画像形成装置の提
供を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本出願にかかる発明は、
像担持体と、該像担持体上に形成された潜像を現像容器
内のトナー及びキャリアを含む現像剤を用いて現像する
現像器と、上記現像容器内の現像剤を撹拌搬送すると共
に現像剤搬送経路の一部で現像剤が滞留するように構成
された撹拌搬送手段と、上記現像容器への現像剤補給に
伴って上記撹拌搬送手段による滞留現像剤の剤面が上昇
することにより上記現像容器から現像剤の溢れ出しを許
容する開口と、上記像担持体から除去された残留トナー
を回収する回収容器とを有する画像形成ステーションを
複数並設した画像形成装置において、隣り合う画像形成
ステーションにて一方の現像器を他方の回収容器と対向
するように設け、上記一方の開口から溢れ出た現像剤を
上記他方の回収容器へ回収する構成としたことを特徴と
する画像形成装置である。

【００１４】

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に関し
て、添付図面に基づき説明する。

【００１６】（第一の実施形態）先ず、本発明の第一の
実施形態について説明する。

【００１７】図１は、本実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す断面図であり、図２は、図１の画像形
成装置に備えられた現像装置の概略構成を示す断面図で
あり、図３は、図１の上方から見た場合の断面図であ
り、図４は、図１の後方から見た場合の断面図である。

【００１８】先ず、かかる画像形成装置の全体の動作に
ついて説明する。

【００１９】かかる画像形成装置にあっては、図１に示
すように、先ず、帯電器２１によって帯電された潜像担
持体たる感光ドラム２８の表面をレーザー２２によって
露光することで感光ドラム２８上に静電潜像を形成し、
この潜像を現像装置たる現像器１によって現像すること
で感光ドラム２８上にトナー像を形成する。該トナー像
が転写帯電器２３による転写バイアスによって、転写ベ
ルト２４によって搬送される記録紙２７に転写された
後、記録紙２７は転写ベルト２４から剥離され、定着器
２５によって加圧及び加熱され、永久画像を得る。一
方、転写後に感光ドラム２８上に残った残トナーは、回
収手段たるクリーナー２６により除去され、次の画像形
成に備える。

【００２０】クリーナー２６は、内部に搬送スクリュー
２９を有し、クリーナーにより除去された現像剤を画像
形成部から、本体装置内に搬送するようになっている。
上記現像剤は、本体内の一個所（図示せず）に搬送さ
れ、適当なタイミングでサービスマン等により回収され
ることとなる。

【００２１】次に、図２に基づき、現像器１について詳
しく説明する。

【００２２】現像器１は、現像剤容器たる現像容器２
と、現像剤担持体たる現像スリーブ３と、撹拌搬送手段
たる第一現像剤循環スクリュー２ａ及び第二現像剤循環
スクリュー２ｂと、剤回収部５と、回収剤搬送手段６と
を有している。

【００２３】現像器１の現像容器２内には、非磁性トナ
ー及び磁性キャリアを含有する二成分現像剤が収容され
ており、その混合比は重量比でおおよそ１：９程度であ
る。尚、この比は、トナーの帯電量、キャリア粒径、画
像形成装置の構成等で適正に調整されるべきものであっ
て、必ずしもこの数値に従わなければいけないものでは
ない。

【００２４】又、現像容器２は、感光ドラム２８に対向
した現像領域が開口しており、この開口部に一部露出す
るようにして現像スリーブ３が回転可能に配置されてい
る。

【００２５】現像スリーブ３は、非磁性材料で構成さ
れ、内部に磁界発生手段たるマグネット４が固定配置さ
れている。

【００２６】又、現像スリーブ３は、現像動作時には図
２の矢印方向に回転し、現像容器２内の二成分現像剤を
層状に保持し、感光ドラム２８と対向する現像領域に担
持搬送し、該現像領域に二成分現像剤を供給して、感光
ドラム２８に形成されている静電潜像を現像するように
なっている。

【００２７】静電潜像を現像した後の現像剤は、現像ス
リーブ３の回転に伴い搬送され、現像容器２内に回収さ
れる。

【００２８】現像容器２内に回収された現像剤は、第一
現像剤循環スクリュー２ａ（現像スリーブ３に近い
側）、第二現像剤循環スクリュー２ｂ（現像スリーブ３
から遠い側）により現像容器２内を循環し、混合撹拌さ
れる。現像剤循環の方向は、本実施形態では、第一現像
剤循環スクリュー２ａ側で図２の手前側から奥側に向か
う方向、第二現像剤循環スクリュー２ｂ側では図２の奥
側から手前側に向かう方向である。

【００２９】尚、図２は、機械の奥側から現像器１を見
た断面図であり、図の手前側が本体での奥側に相当す
る。

【００３０】次に、本実施形態の特徴的な部分である、
現像剤の補給回収について詳しく説明する。

【００３１】剤回収部５は、図３に示すように、現像器
１の奥側に位置し、現像容器２と剤回収部５との間に形
成される開口部５ａにより、現像容器２と剤回収部５と
の間での剤の移動が可能になっている。

【００３２】スクリュー２ｂは、開口部５ａ近傍で、ピ
ッチ幅が狭くなっている。ピッチ幅を狭くすることによ
り開口部５ａ近傍で、現像剤の滞留が発生する。本実施
形態では、補給現像剤として、トナー中に一定の割合
（重量比にして１０％程度）でキャリアを含んだ剤を使
用しているので、トナー濃度を一定に保ちながら補給を
おこなうと、現像容器２内の現像剤の量は画像形成に伴
って増加する。現像剤の量が増加した場合に、滞留部の
剤面が上昇する。滞留部近傍には開口部５ａが設けられ
ているので、現像剤の量が増加すると開口部５ａを通過
して現像剤が剤回収部５内に溢れ出る。剤回収部５内の
剤は、図４に示すように、剤回収部５の底面が奥側が低
くなるようにしてあるので、奥側に搬送される。奥側に
搬送された剤は、内部にスクリュー６ａを備えた回収剤
搬送手段６によって、搬送スクリュー２９の上部まで搬
送される。搬送された回収剤は、クリーナーにより除去
された現像剤と一緒に、搬送スクリュー２９により画像
形成部から、本体装置内の所定位置に搬送される。

【００３３】画像形成によって消費された分のトナー
は、上述したようにキャリアを一定の割合に含んだ補給
剤として補給スクリュー（図示せず）の回転に従い、現
像容器２の手前側部８の上方より補給される。

【００３４】このようにして現像剤ホッパー（図示せ
ず）から現像器１に補給現像剤が補給される。この補給
現像剤のトナー及びキャリアの混合比は重量比で９：１
程度であるが、特にこの数値に限定されるものではな
い。即ち、現像容器２内の二成分現像剤の比に対してト
ナー量が圧倒的に多く、体積比を考えればトナー中にキ
ャリアが微量混合されているものと考えることもでき
る。つまり、画像形成によって消費されたトナーを補う
際に、微量のキャリアを徐々に補給していくことにな
る。補給される現像剤のキャリアの比が多くなれば同じ
量のトナー補給でキャリアの入れ替わり量が多くなり、
現像器１内の二成分現像剤はフレッシュな状態に近づく
が、その分キャリアの消費量が多くなる。このためそれ
ぞれの装置において適当な混合比を別途定めるのが好ま
しい。

【００３５】又、トナー（及びキャリア）の補給量は、
補給スクリューの回転数によっておおよそ定められる
が、この回転数はトナー補給量制御手段（図示せず）に
よって定められる。トナー補給量制御の方法としては、
二成分現像剤のトナー濃度を光学的或いは磁気的に検知
するものや、感光ドラム２８上の基準潜像を現像してそ
のトナー像の濃度を検知する方法等さまざまな方法が知
られているので、いずれかの方法を適宜選択することが
可能である。

【００３６】このようにして二成分現像剤の入れ替えが
徐々に行われる。

【００３７】よって、本実施形態によれば、現像装置を
潜像担持体に対して固定に配置した単色画像形成装置の
ような画像形成装置においても、現像剤容器の剤循環の
一部に滞留部を設け、現像剤容器に形成された開口部か
ら溢れ出た現像剤をクリーナーのトナー回収スクリュー
を利用して回収するという、簡易な構成で現像剤を徐々
に自動交換することができる。即ち、低価格且つメンテ
ナンス性の高い画像形成装置を実現し提供するという、
本発明の目的が達成できる。

【００３８】（第二の実施形態）次に、本発明の第二の
実施形態について説明する。尚、第一の実施形態と同様
の構成に関しては、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００３９】図５は、本実施形態にかかる画像形成装置
の一例たるフルカラー画像形成装置の概略構成を示す断
面図である。

【００４０】図５に示すように、本実施形態の画像形成
装置は、各色のトナー像を形成するためのＹステーショ
ン、Ｍステーション、Ｃステーション、Ｋステーション
が横方向に配置されている。各ステーションで形成され
たイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像
は、各ステーションの転写帯電器２３によって中間転写
ベルト２４ａ上に順次重ねて転写されその後二次転写帯
電器によって転写紙２７上に一括して転写される。

【００４１】本実施形態のような中間転写体方式は、転
写紙２７の搬送機構が単純化されるため、紙づまり等の
トラブルが起りにくく、普通紙、ＯＨＰフィルム等さま
ざまなマテリアルに容易に対応できること等の特徴があ
る。

【００４２】又、本実施形態の画像形成装置における特
徴としては、イエローのための現像器は第一の実施形態
と同じであるが、他のステーションにあっては、剤回収
部５を設けず、回収剤を直接開口部５ａより、隣のステ
ーションのクリーナーの現像剤回収スクリューを利用し
て回収するようにしたことである。

【００４３】図６に一例として、シアンの現像剤の回収
方法について説明する。

【００４４】シアンのための現像装置たる現像器１Ｃの
スクリュー２ｂＣも、図７に示すように、開口部５ａＣ
近傍でピッチを変更し、開口部５ａＣで現像剤の滞留が
起こるようにしてある。開口部５ａＣは円状になってお
り、突起部５ｂＣを有している。突起部５ｂＣは、現像
器１Ｃを本体内に挿入する時に、隣のステーションのク
リーナー２６Ｍの５ｃＭ部にも挿入されるようになって
いる。５ｃＭ部も円筒状で内面にポロンやモルトプレー
ン等のスポンジ部材を有し、クリーナー２６Ｍと、現像
器１Ｃが結合後、剤受け渡し部より、現像剤やトナーが
漏れない構成にしてある。第一の実施形態で説明したよ
うに、現像器１Ｃの内部の剤が増加すると、滞留部で剤
面が上昇する。上昇した剤は、開口部５ａＣより、突起
部５ｂＣを介して、クリーニング剤回収スクリュー２９
Ｍの上に落下し、クリーナー２６Ｍにより回収された剤
と一緒に画像形成部外に排出される。

【００４５】本実施形態のような構成では、隣り合う画
像形成ステーションにて一方の現像器を他方の回収容器
と対向するように設け、上記一方の開口から溢れ出た現
像剤を上記他方の回収容器へ回収するので、第一の実施
形態で使用していた剤回収部も、回収部からクリーニン
グ部まで搬送するスクリューも必要とせず画像形成装置
本体が大型化することもない。

【００４６】よって、本実施形態によれば、低価格かつ
メンテナンス性の高い画像形成装置を実現し提供すると
いう本発明の目的が達成できるのみならず、タンデム式
フルカラー画像形成装置の特徴である高生産性や、中間
転写方式の特徴である転写紙搬送安定性、転写マテリア
ル対応性を生かし、且つ隣のクリーナーの搬送手段を効
率的に利用することで装置全体を小型化することもでき
る。

【００４７】（第三の実施形態）次に、本発明の第三の
実施形態について説明する。尚、第一の実施形態又は第
二の実施形態と同様の構成に関しては、同一符号を付
し、その説明を省略する。

【００４８】図８に示すように、本実施形態の画像形成
装置は、各色のトナー像を形成するためのＢｋステーシ
ョン、Ｍステーション、Ｃステーション、Ｙステーショ
ンが横方向に配置されている。各ステーションで形成さ
れたブラック、マゼンタ、シアン、イエローのトナー像
は、各ステーションの転写帯電器２３によって中間転写
ベルト２４ａ上に順次重ねて転写され、その後二次転写
帯電器によって、転写紙２７上に一括して転写される。
本実施形態は１色目を１成分磁性現像（Ｊ現）とした以
外は、第二の実施形態と同じである。

【００４９】よって、本実施形態では、１色目が一成分
現像であり、現像剤の交換を必要としないために、第一
の実施形態、第二の実施形態で必要であった、剤回収
部、及び剤回収部からクリーニング部へ、搬送するスク
リューを必要とせず、更に低価格で小型の長寿命で安定
した４Ｄタイプの画像形成装置を実現できる。

【００５０】尚、第一の実施形態乃至第三の実施形態に
て本発明の画像形成装置を説明したが、上記にあげた構
成に限られるものではなく、本発明の提案に従ってさま
ざまな構成をとることが可能である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
メンテナンス性の向上を図るための構成、即ち、現像容
器内の現像剤を徐々に自動交換する構成を画像形成装置
内の空間を有効利用することで簡易化、低コスト化を図
ることができる。更に、隣り合う画像形成ステーション
にて一方の現像器を他方の回収容器と対向するように設
け、一方の開口から溢れ出た現像剤を他方の回収容器へ
回収する機構、例えばスクリューなどの搬送機構を不要
とすることができるので、より簡単な構成でメンテナン
ス性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態にかかる画像形成装置の
概略構成を示す断面図である。

【図２】図１の画像形成装置に備えられた現像装置の概
略構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第一の実施形態における現像剤循環を
詳しく説明するための図である。

【図４】本発明の第一実施形態にかかる回収容器の概略
構成を示す断面図である。

【図５】本発明の第二の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第二の実施形態における現像剤循環を
詳しく説明するための図である。

【図７】本発明の第二の実施形態における現像剤循環を
詳しく説明するための図である。

【図８】本発明の第三の実施形態にかかる画像形成装置
の概略構成を示す断面図である。

【図９】従来の現像装置の概略構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１現像器（現像装置）１Ｍ，１Ｃ，１Ｙ，１Ｋ現像器（現像装置）２現像容器（現像剤容器）２ａ第一現像剤循環スクリュー（撹拌搬送手段）２ｂ第二現像剤循環スクリュー（撹拌搬送手段）５ａ開口部２３転写帯電器（転写手段）２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｙ，２３Ｋ転写帯電器（転写手
段）２６クリーナー（回収手段）２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｙ，２６Ｋクリーナー（回収手
段）２７転写紙（記録媒体）２８感光ドラム（潜像担持体）２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｙ，２８Ｋ感光ドラム（潜像担
持体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 507 G03G 15/01 G03G 21/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】像担持体と、該像担持体上に形成された
潜像を現像容器内のトナー及びキャリアを含む現像剤を
用いて現像する現像器と、上記現像容器内の現像剤を撹
拌搬送すると共に現像剤搬送経路の一部で現像剤が滞留
するように構成された撹拌搬送手段と、上記現像容器へ
の現像剤補給に伴って上記撹拌搬送手段による滞留現像
剤の剤面が上昇することにより上記現像容器から現像剤
の溢れ出しを許容する開口と、上記像担持体から除去さ
れた残留トナーを回収する回収容器とを有する画像形成
ステーションを複数並設した画像形成装置において、隣り合う画像形成ステーションにて一方の現像器を他方
の回収容器と対向するように設け、上記一方の開口から
溢れ出た現像剤を上記他方の回収容器へ回収する構成と
したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】１色目の画像形成ステーションを１成分
現像剤にてトナー像を形成する構成としたことを特徴と
する請求項１の画像形成装置。
【請求項３】１色目の画像形成ステーションにおいて
のみ、上記開口から溢れ出た現像剤を同画像形成ステー
ション内の回収容器へ回収する構成としたことを特徴と
する請求項１の画像形成装置。